[发明专利]用二烯烃增强的烯烃产量和催化方法

说明书

发明领域

本发明涉及通过在催化过程的原料中使用二烯烃来增加催化过程的乙烯和丙烯产量的方法。

发明背景

将烃热和催化转化成烯烃是每年生产百万磅烯烃的重要工业方法。由于生产的体积大，将效率转化为有效利润的改进很少。催化剂在烃变成烯烃的较高选择性转化中起重要的作用。

据发现特别重要的催化剂是天然和合成的沸石。沸石是通过氧原子共享连接形成ALO₄和SiO₄四面体网状结构的复合晶体硅铝酸盐。通过包含质子或诸如碱金属或碱土金属离子的阳离子来平衡四面体的负电荷。晶体网状结构所形成的空间或通道能够使沸石用作分离过程的分子筛。沸石的能够吸附物质的能力还使其能够用于催化作用。天然和合成的沸石结构有很多。这种结构的广义含义可以通过认识W.M.Meier、D.H.Olson和C.H.Baerlocher的文章“沸石结构类型的图集”(第4版，Butterworths/国际沸石协会[1996])来理解。据发现，含沸石的催化剂对将烃裂解成乙烯和丙烯、初级烯烃是有效的。其中特别值得注意的是US专利3,702,886所述和要求保护的ZSM-5沸石，和US专利3,709,979中描述的ZSM-11，以及后一篇专利中公开和要求保护的这些催化剂的很多变化。

增加烃成为乙烯和丙烯的转化产率是一种长久的需求，特别是增加烃催化过程中丙烯相对于乙烯的产率。随着全球石油供应减少，提高产率的需要变得越来越重要。现有技术虽然作了很多尝试，但无法满足提高产率的需要。本发明提供了高的烃的轻质烯烃转化率，特别是通过精心在接受催化转化的烃原料中提供二烯烃来提高丙烯的转化率。如人们所见，现有技术的教导与本发明有所差距，表现为乙烯产率的最佳保持。

Adams在US专利3,360,587讲述了从含在饱和烃热裂解排放物中的乙炔、丁二烯和其它污染物中分离出乙烯，是通过将流出物引入重油催化裂解过程的反应物流中，其总的目的是增加汽油沸腾组分。Adams报导了乙烯馏分回收率和降低的乙炔和丁二烯含量，但据显示丙烯的转化较低。此外，Adams没有使用流行的沸石催化剂、特别是ZSM-5或ZSM-11，而且Adams也没有观察到分离热和催化裂解步骤期间乙烯产率有实质增加。Adams报导的从物流分离的乙烯的产量为80.9mols(2263 lb.)，相比之，从与催化裂解操作中的重油原料合并的含丁二烯和乙炔的物流中，乙烯产量为81.8mols(2295 lb.)(净增加321b.，1.3％)。Adams注重的是乙烯守恒的结果，而不是提高产量(参见Adams的专利第7栏24-26行“明显说明热解流出物中的乙烯没有在催化裂解区中的‘遗失’”)。Adams没有察觉到向原料流添加二烯烃可以本质上提高向轻质烯烃(包括丙烯)的转化。

催化剂稳定性是总产率的一个重要因素。在提炼操作中将粗油分馏成待进一步处理的原料流。这样生产的物流，通常被称作“纯”物流，当使用时不再进一步加工。由于对低分子量烃的需求超过对高分子量物流的需求，很多高分子量馏分通过热或催化裂解分解成低分子量物流。这些“裂解的”物流与相同命名的“纯”物流例如“轻质催化石脑油”(LCN)，相比于“轻质纯石脑油”(LVN)，具有相同的沸腾范围和主要组分，其中“轻质催化石脑油”(LCN)指催化剂裂解的石脑油。这些物流具有相似的沸腾范围并且包括一些相同的组分，但它们在提炼操作中经常具有不同的性能。例如，长期以来，认为沸石裂解中的催化剂寿命，当加工LVN物流时大于当加工裂解的物流如LCN时。另一方面，LCN物流经常初期表现出较高的乙烯和丙烯转化。本发明提供一种用于增加LVN产量的方法，该方法将LVN产量增加到用LCN所获得的类似程度，同时延迟了用LCN所观察的催化剂稳定性的损失。

总之，技术上一直在寻找达到高产量的轻质烯烃，但以前未认识到本发明的方法。

发明概述

本发明提供一种用于提高烃原料转化成轻质烯烃的转化率的方法，该方法包括将含至少一种二烯烃的烃原料，与含酸性沸石的裂解催化剂接触，其中所含的二烯烃的浓度为足以增加原料向轻质烯烃的转化率。沸石催化剂可以是天然或合成的沸石，促进由烃形成轻质烯烃。另一方面，本发明提供一种用于提高烃原料转化成乙烯和丙烯的转化率的方法，该方法包括：

(1)将烃原料与其用量足以提高轻质烯烃产率的二烯烃混合，形成混合物；并且

(2)将混合物与含酸性沸石的裂解催化剂接触。